数字通信原理课后习题答案

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第1章概述

1-1模拟信号和数字信号的特点分离是什么?

答：模拟信号的特点是幅度延续；数字信号的特点幅度离散。

1-2数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码的作用是什么?画出话音信号的基带传输系统模型。

答：信源编码的作用把模拟信号变换成数字信号，即完成模/数变换的任务。

信源解码的作用把数字信号还原为模拟信号，即完成数/模变换的任务。

话音信号的基带传输系统模型为

1-3数字通信的特点有哪些?

答：数字通信的特点是：

（1）抗干扰性强，无噪声堆积；

（2）便于加密处理；

（3）采纳时分复用实现多路通信；

（4）设备便于集成化、微型化；

（5）占用信道频带较宽。

1-4为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声堆积?

答：对于数字通信，因为数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值)，在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采纳再生的办法，再生成已消退噪声干扰的原发送信号，所以说数字通信的抗干扰性强，无噪声堆积。

1-5设数字信号码元时光长度为1sμ，如采纳四电平传输，求信息传输速率及符号速率。答：符号速率为BdN661010

1

1===

-码元时光

信息传输速率为

sMbit

sbitMNR/2/1024log10log6

26

2=?=?==

1-6接上例，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。答：76

105.210

221

)()(-?=??==NnPe传输总码元发生误码个数

1-7假设数字通信系统的频带宽度为kHz1024，可传输skbit/2048的比特率，试问其频带利用率为多少Hzsbit//?答：频带利用率为

HzsbitHzsbit//210

1024102048)//3

3

=??==（频带宽度信息传输速率η

1-8数字通信技术的进展趋势是什么？

答：数字通信技术目前正向着以下几个方向进展：小型化、智能化，数字处理技术的开发应

用，用户数字化和高速大容量等。

第2章数字终端编码技术

——语声信号数字化

2-1语声信号的编码可分为哪几种？

答：语声信号的编码可分为波形编码（主要包括PCM、ADPCM等）、参量编码和混合编码（如子带编码）三大类型。

2-2PCM通信系统中A／D变换、D／A变换分离经过哪几步?答：PCM通信系统中A／D变换包括抽样、量化、编码三步；

D／A变换包括解码和低通两部分。

2-3某模拟信号频谱如题图2-1所示，（1）求满足抽样定理时的抽样频率Sf并画出抽样信号的频谱（设MSff2=）。（2）若,8kHzfS=画出抽样信号的频谱，并说明此频谱浮现什么现象?

题图2-1

答：（1）kHzffBkHzfkHzfMM415,5,100=-=-===Bf0∴此信号为带通型信号1)48

60

()(

0===IIBfn满足抽样定理时，应有kHznfffMs1121

12)

10860(212)(20=+?+=++=

2-5匀称量化时量化区和过载区的最大量化误差分离为多少？答：匀称量化时量化区和过载区的最大量化误差（肯定值）分离为

2

)(max?

≤

te（量化区）

2

)(max?

>te（过载区）

2-6匀称量化的缺点是什么?如何解决?

答：匀称量化的缺点是：在N(或l)大小适当初，匀称量化小信号的量化信噪比太小，不满足要求，而大信号的量化信噪比较大，远远满足要求(数字通信系统中要求量化信噪比

≥26dB)。

为了解决这个问题，若仍采纳匀称量化，需增大N(或l)，但l过大时，一是使编码复杂，二是使信道利用率下降。所以要采纳非匀称量化。

2-7画出7=l时的匀称)/(qNS曲线（忽视过载区量化噪声功率）。答：eqxNNSlg203lg20)/(+=匀称exlg2023lg207+?=

exlg2047+=

2-8实现非匀称量化的办法有哪些?

答：实现非匀称量化的办法有两种：模拟压扩法和直接非匀称编解码法。

2-9非匀称量化与匀称量化相比的益处是什么?

答：非匀称量化与匀称量化相比的益处是在不增大量化级数N的前提下，利用降低大信号的量化信噪比来提高小信号的量化信噪比(大信号的量化信噪比远远满足要求，即使下降一点也没关系)，使大、小信号的量化信噪比均满足要求。

2-10非匀称量化信噪比与匀称量化信噪比的关系是什么(假设忽视过载区量化噪声功率）。答：非匀称量化信噪比与匀称量化信噪比的关系是

QNSNSqq+=匀称非匀称（)/)/(

dx

dy

Qlg20=为信噪比改善量

2-11对于A律压缩特性，求输入信号电平为dB0和dB40-，非匀称量化时的信噪比改善量。

答：对于A律压缩特性（普通6.87=A）：

246.87ln16

.87lg20ln1lg

20=+=+=AAQ)39lg20(dBx-≤

x

xxAQlg2022lg206.87ln11

lg20lg20ln11lg20--=-+=-+=

)0lg2039(≤?=Si11=∴a

?==98SSiI

?=323RSII13=∴a?=>644RSII14=∴a

段落码为011，样值在第4量化段，?=??=4,6444BI

?=??+?=?+=9648648445BRII5RSII>15=∴a

?=??+??+?=?+?+=112444864484446BRII6RSII?=Su11=∴a

?==398SSuU

?=>1282RSUU∴12=a?=2564RSUU14=∴a

段落码为101，样值在第6量化段，?=2566BU，?=?166?=??+?=?+=3841682568665BRUU5RSUU>15=∴a

?=??+??+?=?+?+=448164168256486666BRUU6RSUU<06=∴a

?=??+??+?=?+?+=416162168256286667BRUU7RSUU<07=∴a

?=?+??+?=?+?+=4001616825686668BRUU8RSUU<08=∴a

码字为11011000编码电平为：

687656)1248(???+?+?+?+=aaaaUUBc???+?+?+?+?=16)01020418(256

?=384

解码电平为：

?=?+?=?+=3922/163842/6CDUU

2-16逐次渐近型编码器，假设已编出1,0,1432===aaa，正预备编5a码(要确定其判定值)，此时串／并变换记忆电路的输出2M～8M分离等于多少?

答：已经编出1,0,1432===aaa，预备编5a码，确定其判定值。则有：

1,0,1443322======aMaMaM15=M

0,0,0876===MMM

2-17某7位非线性幅度码为0110101，将其转换成11位线性幅度码。答：11位线性幅度码为00001010100

2-18逐次渐近型编码器中，11位线性解码网络的作用是什么?

答：11位线性解码网络的作用是将1=iB所对应的权值(恒流源)相加，以产生相应的判定

值。

2-19A律13折线解码器中iM与ia的关系是什么？答：A律13折线解码器中iM与ia的关系是

iiaM=

2-20A律13折线解码器中为什么要举行7／12变换?

答：编码电平等于11个恒流源中的若干个恒流源相加,为了保证收端解码后的量化误差不超

过

2i?，在收端应加入2i?的补差项,即解码电平等于编码电平加2i?。而第1、2两段的2

i?不在11个恒流源范围内，要加一个恒流源)2

(12?

B，所以应举行7/12变换。

2-21某7位非线性幅度码为0101011，将其转换成12位线性幅度码。答：12位线性幅度码为000001101110

2-22什么叫话音压缩编码技术?

答：通常人们把低于skbit/64速率的话音编码办法称为话音压缩编码技术。

2-23DPCM的概念是什么?

答：DPCM就是对相邻样值的差值量化、编码（实际上DPCM是对样值与过去的样值为基础得到的估值(预测值)之间的差值举行量化编码的）。

2-24自适应量化的基本思想是什么?

答：自适应量化的基本思想就是使均方量化误差最小，让量阶)(n?随输入信号的方差

)(2

nSσ而变化，即)()(2nKnS

σ=?，式中K为常数，其数值由最佳量化器的参数来打算。

2-25ADPCM的优点是什么?

答：ADPCM的优点是：因为采纳了自适应量化和自适应预测，ADPCM的量化失真、预测误差均较小，因而它能在skbit/32数码率的条件下达到PCM系统skbit/64数码率的话音质量要求。

2-26什么叫子带编码？

答：把话音信号的频带分割成不同的频带重量(称为子带)，然后再分离对这些子带自立地举行ADPCM编码的方式，称为子带编码（SBC）。这类编码方式也称为频域编码。它是波形编码和参量编码的结合，属于混合编码。

第

3章时分多路复用及PCM30/32路系统

3-1时分多路复用的概念是什么？

答：时分多路复用是利用各路信号在信道上占有不同的时光间隔的特征来分开各路话音信号的。

3-2PCM时分多路复用通信系统中的发端低通滤波器的作用是什么？保持的目的是什么？答：为了避开抽样后的PAM信号产生折叠噪声，各路话音信号需首先经过一个低通滤波

3.0∽器，此低通滤波器的截止频率为3.4kHz，这样各路话音信号的频率就被限制在kHz

4.3之内，高于kHz

4.3的信号频率不会通过。

kHz

抽样之后要举行编码，因为编码需要一定的时光，为了保证编码的精度，要求将各路抽样值举行展宽并占满囫囵时隙。所以要有保持电路，将每一个样值记忆一个路时隙的时光，举行展宽。

3-3什么是时钟同步？如何实现？

答：时钟同步是使收端的时钟频率与发端的时钟频率相同。

若收端时钟的获得实行定时钟提取的方式，即从接收到的信息码流中提取时钟成份，便可实现时钟同步。

3-4什么是帧同步？如何实现？

答：帧同步是保证收发两端相应各话路要对准。

对于PCM30/32路系统，因为发端偶帧TS0发帧同步码（奇帧TS0时隙发帧失步告警码），收端一旦识别出帧同步码，便可知随后的８位码为一个码字且是第一话路的，依次类推，便可正确接收每一路信号，即实现帧同步。

3-5帧同步系统中为什么要加前、后方庇护电路？

答：因为信道误码使同步码误成非同步码叫假失步。为了防止假失步的不利影响，要加前方庇护电路。

前方庇护是这样防止假失步的不利影响的：当延续m次（m称为前方庇护计数）检测不出同步码后，才判为系统真正失步，而立刻进入捕获状态，开头捕获同步码。

因为信道误码使信息码误成同步码叫伪同步。为了防止伪同步的不利影响，要加后方庇护电路。

后方庇护是这样防止伪同步的不利影响的：在捕获帧同步码的过程中，惟独在延续捕获到n（n为后方庇护计数）次帧同步码后，才干认为系统已真正恢复到了同步状态。

3-6帧同步同步码型的挑选原则是什么?

答：帧同步码型挑选的原则是因为信息码而产生伪同步码的概率越小越好。

3-7PCM30/32系统中一帧有多少比特？1秒传输多少帧？假设7=l，数码率Bf为多少？答：PCM30/32系统中一帧有256比特

1秒传输8000帧

7=l时，数码率Bf为

skbitlnffSB??=??=

3-8PCM30/32路系统中，第23话路在哪一时隙中传输？第23路信令码的传输位置在什么地方？

答：PCM30/32路系统第23话路在24TS中传输第23路信令码的传输位置是8F帧16TS后4位码

3-9PCM30/32路定时系统中为什么位脉冲的重复频率选为kHz256？

答：由于PCM30/32路定时系统位脉冲的主要作用是控制编码与解码，其重复周期是8比特，即sμ91.3，所以位脉冲的重复频率为

kHzHz2561025610

91.31

36

=?=?-

3-10收端时钟的猎取办法是什么？为什么如此？答：收端时钟的猎取办法是定时钟提取。

由于数字通信系统要求接收端的时钟与发送端的时钟频率彻低相同，且与接收信码同频同相。为了满足对收端时钟的要求，也就是为了实现位同步，在PCM通信系统中，收端时钟的获得采纳了定时钟提取的方式，即从接收到的信息码流中提取时钟成份。

3-11PCM30/32路系统中，假设3m=，2n=，求前、后庇护时光分离是多少？答：sTmTSμ500250)13()1(=?-=-=前

sTnTSμ250250)12()1(=?-=-=后

3-12前、后方庇护的前提状态是什么？答：前方庇护的前提状态是同步状态；

后方庇护的前提状态是捕获状态

3-13假设系统处于捕获状态，试分析经过后方庇护后可能碰到的几种状况。答：系统处于捕获状态，经过后方庇护后可能碰到的状况为：

（1）捕获到了真正的同步码

收端捕获到同步码，隔sμ125后收到告警码，再隔sμ125后收到同步码，认为是真同步。

（2）捕获到的是伪同步码，即伪同步

收端捕获到同步码，隔sμ125后没收到告警码，认为是伪同步，重新回到捕获状态；收端捕获到同步码，隔sμ125后收到告警码，但再隔sμ125后没收到同步码，仍认为是伪同步，重新回到捕获状态。

3-14假设帧同步码为10101，试分析在笼罩区内产生伪同步码的状况。答：

××××1有可能产生伪同步码×××10不行能产生伪同步码××101有可能产生伪同步码×1010不行能产生伪同步码10101真正的帧同步码

0101×不行能产生伪同步码101××有可能产生伪同步码01×××不行能产生伪同步码1××××有可能产生伪同步码

可见，若帧同步码为10101，在笼罩区内产生伪同步码的可能性较大。

3-15PCM30/32路系统构成框图中差动变量器的作用是什么？标志信号输出有什么？答：差动变量器(差动系统)的作用是举行2/4线转换。标志信号输出有30路信令码、复帧同步码和复帧对告码。

3-16PCM30／32路系统主要技术指标包括哪些？

答：PCM30／32路系统主要技术指标可分为两类：

一类是话路特性指标，主要包括音频转接点的输入输出相对电平及阻抗、净衰减频率特性、群时延特性、空闲信道噪声、总失真、谐波失真、路际串话等。

另外一类是2．048Mbit／s接口指标，包括输出脉冲波形及输出特性、最大输出颤动、最大允许输入颤动等。

第4章数字信号复接

4-1高次群的形成采纳什么办法？为什么？

答：扩大数字通信容量，形成的高次群的办法有两种：PCM复用和数字复接。

形成高次群普通采纳数字复接。由于若采纳PCM复用，编码速度太快，对编码器的元件精度要求过高，不易实现。

4-2比较按位复接与按字复接的优缺点？

答：按位复接要求复接电路存储容量小，容易易行。但这种办法破坏了一个字节的完整性，不利于以字节（即码字）为单位的信号的处理和交换。

按字复接要求有较大的存储容量，但保证了一个码字的完整性，有利于以字节为单位的信号的处理和交换。

4-3为什么复接前首先要解决同步问题？

答：数字复接的同步指的是被复接的几个低次群的数码率相同。若被复接的几个低次群的数码率不相同，几个低次群复接后的数码就会产生重叠和错位，所以复接前首先要解决同步问

题。

4-4数字复接的办法有哪几种？PDH采纳哪一种？

答：数字复接的办法有同步复接和异步复接两种，PDH采纳异步复接。

4-5画出数字复接系统方框图，并说明各部分的作用。

答：数字复接系统方框图为

数字复接器的功能是把四个支路（低次群）合成一个高次群。它是由定时、码速调节（或变换）和复接等单元组成的。定时单元给设备提供统一的基及时钟（它备有内部时钟，也可以由外部时钟推进）。码速调节（同步复接时是码速变换）单元的作用是